Matlab SISO TOOL을 이용한 벅 컨버터의 전압 제어기 설계 및 해석 (Voltage Controller Design of Buck Converter Using Matlab SISO TOOL)

서지정보

· 발행기관 : 사단법인 인문사회과학기술융합학회
· 수록지 정보 : 예술인문사회 융합 멀티미디어 논문지 / 7권 / 10호 / 827 ~ 836페이지
· 저자명 : 황규일, 김일송

초록

본 연구에서는 전압강하형 컨버터로 동작하는 벅 컨버터의 최적 제어기법에 대해서 서술한다. 벅 컨버터의 제어기 설계 기법에 대해서는 많은 연구가 이루어져 왔지만, 그 방법이 복잡하고 회로의 파라미터가 바뀔 경우 처음부터 다시 설계를 해야 하는 단점이 있었다. 본 연구에서는 벅 컨버터를 상태평균화 모델을 이용하여 전달함수를 구한 다음, Root Locus와 Bode Plot을 이용하여 시스템 요구사항(requirement)을 만족시키는 제어기 설계 방법을 제안한다. 제안된 방식은 쉽게 구현이 가능하며 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 응답특성을 확인할 수 있는 장점이 있으며, 회로 상수나 파라미터가 변경될 경우에도 쉽게 재설계가 가능하다는 장점이 있다. 본 연구에서는 벅 컨버터의 상태평균화 모델을 이용하여 시간영역의 설계 사양인 %오버슈트와 안정시간을 만족시키는 제어기를 설계하였고 주파수영역의 설계 사양인 차단주파수와 위상여유를 만족시키는 제어기를 설계하는 과정을 나타내었다. 두 결과를 비교하였을 때 시간영역과 주파수 영역에서 설계된 제어기 전달함수는 동일함을 확인하였다. 따라서 실제 제품을 설계할 때 시간영역과 주파수영역의 응답특성을 만족시키는 좋은 설계 방법이 됨을 알 수 있었다.

영어초록

In this paper, the optimal design method of the step down buck converter is presented. Although many researches have been performed on the buck converter controller design method, they have disadvantages such as complexity, non uniformity for varying circuit parameters. The novel controller design method is presented in this paper. The proposed method can satisfy system requirements based on the root locus and Bode diagram approach. The design starts from the state space averaging model and the Root locus and Bode plots are designed based on the system transfer function. The proposed method is easy to implement and it has the merit of easy verification of the response characteristics through computer simulation. Also it has the merits of the easy re-design when the circuit parameters are changed. In this study, the time domain requirements are to design controller to meet the given % overshoot and the settling time. The frequency domain requirements are cut-off frequency and phase margin respectively. The design performance can be verified by comparing the results of the time domain and the frequency. And the simulation results show the very exact matching condition of the two design approaches. Therefore, it can be seen that the proposed design approach can be a good design method to satisfy the response characteristics of time domain and frequency domain and can be easily applied to the real production of the products.

참고자료

· 없음